OOC 面向对象 C 语言编程实践

面向对象是一种编程思想,虽然C并没有提供面向对象的语法糖,但仍然可以用面向对象的思维来抽象和使用。这里分享一套C面向对象的写法,可以完成面向对象编程并进行流畅的抽象。这套写法是在实践中不断调整的结果,目前已经比较稳定,进行了大量的功能编写。
这套OOC有以下特性:
  • 没有强行去模仿c++的语法设定,而是使用C的特性去面向对象设计
  • 实现继承,组合,封装,多态的特性
  • 一套命名规范去增加代码的可读性

第一,封装

在C中可以用struct来封装数据,如果是方法,我们就需要用函数指针存放到struct里面来模拟。


  • 数据我们封装在Drawable结构里,通过Create可以再堆上创建需要自己free,Init是在栈上创建
  • 函数封装在ADrawable这个全局单例对象里,由于没有this指针,所有方法第一个参数需要传入操作对象
  • Create和Init方法将会管理,对象的数据初始化工作。如果对象含有其它对象,就需要调用其Create或Init方法

第二,继承和组合

  • 继承,就是在结构体里,嵌入另一个结构体。这样malloc一次就得到全部的内存空间,释放也就一次。嵌入的结构体就是父类,子类拥有父类全部的数据空间内容。
  • 组合,就是在结构体,存放另一个结构体的指针。这样创建结构体时候,要需要调用父类的Create方法去生成父类空间,释放的时候也需要额外释放父类空间。
  • 这里parent就是组合,color就是继承。
  • 继承是一种强耦合,无论如何子类拥有父类全部的信息。
  • 组合是一种低耦合,如果不初始化,子类只是存放了一个空指针来占位关联。
  • 可以看到,C里面一个结构体可以,继承任意多个父类,也可以组合任意多个父类。
  • color[1] 使用数组形式,可以直接把color当做指针使用
子类访问父类,可以直接通过成员属性。那么如果通过父类访问子类呢 ?  通过一个宏定义来实现这个功能。

这样,我们就可以,通过Sprite的父类Drawable属性,来获得子类Sprite的指针。其原理,是通过offsetof获得成员偏移量,然后用成员地址偏移到子类地址上。有了这个机制,我们就可以实现多态,接口等抽象层。

我们可以在接口函数中,统一传入父类对象,就可以拿到具体的子类指针,执行不同的逻辑,让接口方法体现出多态特性。

第三, 多态


当,我们把一个函数指针放入,结构体对象的时候。意味着,在不同的对象里,Draw函数可以替换为不同的实现。而不是像在ADrawable里面的函数只有一个固定的实现。在子类继承Drawable的时候,我们可以给Draw赋予具体的实现。而统一的调用Draw(Drawable* drawable)的时候,就会体现出多态特性,不同的子类有不懂的实现。

 在Hero和Enemy的Create函数中,我们分别实现Draw(Drawable* drawable)函数。如果,我们有一个绘制队列,里面都是Drawable对象。传入Hero和Enemy的Drawable成员属性。在统一绘制调用中,drawable->Draw(drawable),就会分别调用Hero和Enemy不同的draw函数实现,体现了多态性。

第四,重写父类方法

 在继承链中,我们常常需要重写父类方法,有时候还需要调用父类方法。

比如,SpriteBatch 继承 Sprite, 我们需要重写Draw方法,还需要调用Sprite的Draw方法。那么我们就需要把Sprite的Draw方法公布出来。

这样,每个Sprite的Draw方法可以,通过ASprite的Draw访问。

那么,SpriteBatch就重写了父类的Draw方法,也能够调用父类的方法了。

第五,内存管理

 一个malloc对应一个free,所以Create出来的对象需要自己手动free。关键是,在于组合的情况。就是对象内有别的对象的指针,有些是自己malloc的,有些是共用的。其实,计数器是一个简单的方案,但我仍然觉得复杂了。在想到更好的方案之前,我倾向于更原始的手动方法,给有需要内存管理的对象添加Release方法。

Drawable 含有两个指针, 一个是parent可能别的对象也会使用,所以这个parent在Release函数中不能确定释放。还有一个children这个数组本身是可以释放的,所以在Create函数里,我们自己malloc的,都要在Release方法里自己free。

所以,对于Create方法我们需要free + Release。对于Init 只需要调用Release方法就可以释放完全了。那么,parent这种公用的指针,就需要paren对象自己在合适的时机去释放自己。肯定没有计数器来的方便,但是这个足够简单开销也很小。

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关于作者:scottcgi

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